電力系統(tǒng)繼電保護及自動化裝置可靠性研究

李小華

摘要：電力系統(tǒng)繼電保護及自動化裝置的可靠性，有利于提高整體供電水平。本文結(jié)合繼電保護設(shè)備的運行特征，分析現(xiàn)階段電力系統(tǒng)中可能影響繼電保護設(shè)備可靠性的因素，從裝置設(shè)計和設(shè)備檢修方面提出可行性優(yōu)化措施，促使電力技術(shù)及系統(tǒng)規(guī)劃科學(xué)化，使電力企業(yè)得到長遠(yuǎn)發(fā)展與進步。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);繼電保護;自動化裝置;可靠性

引言：人們生活質(zhì)量水平隨社會經(jīng)濟發(fā)展不斷提高，日常生產(chǎn)、生活中對電能依賴性增強，用電需求量有逐漸增加趨勢，對電力系統(tǒng)容量與供電范圍提出新要求。現(xiàn)階段，電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具復(fù)雜性特征突顯，有必要加強繼電保護裝置可靠性的研究力度，建立新型評價機制，保證電網(wǎng)始終安全、穩(wěn)定運行。

1電力系統(tǒng)繼電保護設(shè)備運行特征

電力系統(tǒng)運行過程中，可能出現(xiàn)負(fù)荷量過大或短路等故障。此時繼電保護裝置能夠自動搜索并確定故障點位置，發(fā)出報警信號，切斷并隔離與故障點相連的電力供應(yīng)，避免造成嚴(yán)重影響。基于繼電保護裝置的重要價值，其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用需要長期保持運行狀態(tài)，因此對其可靠性提出更高的要求。繼電保護與自動化裝置的可靠性著重體現(xiàn)在速動性、選擇性、靈敏性特點上[1]。其中，速動性是繼電保護自動化裝置可在最短時間內(nèi)將故障點（設(shè)備）隔離至電力系統(tǒng)以外;選擇性是指供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，該裝置可以判斷情況，選擇是否直接切除故障點;靈敏性即保護裝置的靈敏性。

通常情況下，繼電保護自動化裝置發(fā)生故障的類型包括誤動和拒動兩種，并受自身因素、客觀因素影響。從技術(shù)原理角度分析，繼電保護裝置能夠通過自動控制以及實時監(jiān)控功能，為電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行提供保障，兩者存在相互依存的關(guān)系。

2影響電力系統(tǒng)繼電保護自動化裝置可靠性的主要因素

影響電力系統(tǒng)繼電保護自動化裝置的可靠性因素主要有以下幾點。

2.1整定值因素

電力系統(tǒng)中各個部分整定值協(xié)調(diào)性較差，是導(dǎo)致電力系統(tǒng)繼電保護及自動化裝置發(fā)生故障的主要因素之一。如若整定值未達到繼電保護設(shè)備額定范圍內(nèi)，則會出現(xiàn)設(shè)備運行錯誤或停止運行的情況。造成整定值錯誤的原因通常為安裝或調(diào)試錯誤，未展開系統(tǒng)計算，不利于提高系統(tǒng)可靠性。但該問題的發(fā)生具有一定的隨機性和不可控因素，導(dǎo)致設(shè)備在運行狀態(tài)中，難以通過有效的手段及時發(fā)現(xiàn)并排除故障隱患。因此，繼電保護及自動化裝置的可靠性與電力施工質(zhì)量有密切聯(lián)系，需要重視電力施工質(zhì)量管理。

2.2設(shè)備質(zhì)量因素

市場競爭日益激烈，在此背景下，部分生產(chǎn)繼電保護設(shè)備的廠家，為追求短期利益，提高市場競爭力，盲目降低生產(chǎn)成本。這些廠家生產(chǎn)出的造價較低、質(zhì)量較差、未經(jīng)過嚴(yán)格運作測試的繼電保護設(shè)備零部件，不符合實際應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，無法滿足系統(tǒng)正常運行需求，對提升繼電保護設(shè)備質(zhì)量以及可靠性造成不利影響。且仍舊存在不經(jīng)過質(zhì)量檢測合格，直接將繼電保護設(shè)備應(yīng)用于電力系統(tǒng)中的情況。未經(jīng)檢驗的零部件在不符合運行標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下，繼電保護裝置內(nèi)元件差異明顯，極易導(dǎo)致設(shè)備的故障，影響系統(tǒng)運行的協(xié)調(diào)性。

2.3操作技術(shù)因素

操作錯誤將會直接影響電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性，同樣會導(dǎo)致設(shè)備使用壽命降低。如若在操作錯誤的情況下，同時存在相關(guān)電解裝置、能量存儲裝置老化嚴(yán)重的問題，繼電保護裝置將會失去使用價值，即無法在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時自動切斷電流，導(dǎo)致相關(guān)裝置嚴(yán)重受損。此外，互感器老化也是影響裝置可靠性的一大原因。

3電力系統(tǒng)繼電保護及自動化裝置可靠性優(yōu)化措施

提升繼電保護與自動化裝置可靠性的意義體現(xiàn)在以下三方面：一是保證第一時間發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)中的故障問題，隔離故障點，確保整體電力系統(tǒng)始終穩(wěn)定運行;二是故障發(fā)生情況下，可以向技術(shù)人員自動發(fā)送報警信號，保證故障被第一時間處理;三是繼電保護及自動化裝置與其他系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合，可以清除電力系統(tǒng)內(nèi)部短暫性故障?；诖?，優(yōu)化繼電保護及自動化裝置可靠性，對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行有重要現(xiàn)實意義。

3.1優(yōu)化電力系統(tǒng)故障判斷方式

故障點是自動化裝置為保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行，通過判斷選擇解決故障問題的位置點[2]。繼電裝置的輸入特征量較為特殊且復(fù)雜，實際工作中判斷故障點需要依據(jù)多項可靠性指標(biāo)。通常情況下，判斷故障點的指標(biāo)分為可維修部分和不可維修部分?？删S修部分包括成功率、平均無故障工作、有效度，而不可維修部分包括成功率與平均壽命。電子互感器在繼電保護及自動化裝置中發(fā)揮重要作用，其可靠性應(yīng)保證等于或高于常規(guī)電磁型互感器。電力系統(tǒng)長時間運行，自動化裝置修復(fù)率作用等同于常規(guī)互感器，二次回路采用通信網(wǎng)絡(luò)以代替銅電纜，判斷故障的發(fā)生以指標(biāo)大小是否發(fā)生驟變?yōu)橐罁?jù)。此時自動化裝置可以依據(jù)判斷指標(biāo)以及正常運行情況下電力系統(tǒng)的運行指標(biāo)進行判斷，分情況討論，對于能夠維修的故障點進行修護，不必完全采取切斷電纜的操作，有利于維護電力系統(tǒng)的正常運行。

3.2優(yōu)化評價保護裝置靈敏度

電力系統(tǒng)繼電保護自動化裝置內(nèi)部的靈敏模塊中置有電子互感器，由多個獨特光纖輸入/輸出出口構(gòu)成。一旦電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障點，電子式互感器將會受到來自多個光口發(fā)熱的影響，其采樣值發(fā)生變化，繼電保護裝置接收到采樣值信息并執(zhí)行備用切換操作，繼電保護裝置將會自動調(diào)節(jié)至合適的冗余方式。此時繼電保護以及自動裝置通過分析采樣值變化規(guī)律，以此為依據(jù)，準(zhǔn)確指出存在于電力系統(tǒng)中的線路故障位置以及母線故障位置，自動測試保護裝置靈敏性，是一種評價靈敏度的優(yōu)化評價方式。一旦靈敏度發(fā)生偏差，硬件設(shè)備冗余方向?qū)芾^電保護及自動化裝置影響，硬件容錯技術(shù)自動變更，即運用多表技術(shù)，切換電纜連接方式，或通過備用零件改善靈敏模塊的拒動率等，使保護裝置在即便出現(xiàn)故障或錯誤行為，仍然能繼續(xù)發(fā)揮檢測電力系統(tǒng)的作用，評價電力系統(tǒng)保護裝置的靈敏性，可達到優(yōu)化可靠性的目的。

3.3優(yōu)化自動化裝置切除及時性

電力系統(tǒng)的故障發(fā)生通常具有突發(fā)性特點[3]。在此過程中，繼電自動化裝置應(yīng)該以最快的速度感知故障發(fā)生具體位置，以信號的方式將故障位置信息以及故障模式提供給工作人員。繼電裝置會根據(jù)相應(yīng)指標(biāo)自動判斷新需要修復(fù)故障設(shè)備或是短時間切除故障設(shè)備。故障設(shè)備切除完成后，第一時間向工作人員發(fā)送更換后的信號至監(jiān)管口，報告電力系統(tǒng)的狀態(tài)。對于較為嚴(yán)重的故障情況，需要繼電保護裝置同時發(fā)送警示信號并判斷是否執(zhí)行切除指令，并將系統(tǒng)局部失效與最終失效后果結(jié)果以信號形式告知操作人員。

3.4優(yōu)化繼電保護設(shè)備維護工作

需要重視繼電保護及自動化裝置的維護工作。一是加強日常檢修。包括繼電保護設(shè)備各相關(guān)元件標(biāo)注完整性、操控按鈕與開關(guān)的靈活性、指示燈與儀表盤的顯示情況等。同時，對于互感器設(shè)備，需要檢查其配線與固定卡子;二是根據(jù)長期設(shè)備檢修經(jīng)驗，按照故障排查順序依次進行，仔細(xì)分析繼電保護設(shè)備運行狀態(tài)排查故障。對于需要更換的老舊、故障零部件，更換并記錄在冊;三是按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)劃分設(shè)備等級。如，一類標(biāo)準(zhǔn)為設(shè)備運行正常，二類標(biāo)準(zhǔn)為核心零部件正常，個別零部件存在破損、缺失情況，三類標(biāo)準(zhǔn)是設(shè)備存在運行問題，影響電力系統(tǒng)運行，需要全面檢修。

結(jié)論：繼電保護及自動化裝置是電力系統(tǒng)重要組成部分，以保障電力系統(tǒng)的正常運行。研究提升可靠性，不僅需要加強裝置設(shè)計和后期設(shè)備維護，還需要提升技術(shù)人員技術(shù)水平，最終實現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。

參考文獻：

[1]史青倩.智能高壓電網(wǎng)繼電保護及安全自動裝置規(guī)劃研究[J].科技風(fēng)，2020（14）：192.

[2]周永峰，慕杰.繼電保護與配電自動化配合的故障處理措施[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟和信息化，2020，10（03）：98-99.

[3]陳志彪.電力系統(tǒng)中繼電保護與自動化裝置的可靠性探究[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2019（11）：195-196.